FR4 platte bezieht sich auf Leiterplatten-Substrate, die aus FR4-Material hergestellt werden. FR4 ist ein glasfaserverstärktes Epoxidharzlaminat, das sich durch hervorragende mechanische Festigkeit und elektrische Eigenschaften auszeichnet. Es besteht aus Glasfasergewebe und Epoxidharz. Die Bezeichnung „FR” steht für „Flame Retardant” (flammhemmend) und bedeutet, dass dieses Material günstige flammhemmende Eigenschaften aufweist, wodurch es sich für verschiedene risikoreiche elektronische Geräte eignet.
Bei der Leiterplattenherstellung dienen FR4 platte in der Regel als Trägermaterialien, die verschiedene elektronische Komponenten tragen und verbinden. Diese Komponenten werden durch Löten oder andere Verfahren auf dem Substrat befestigt, wodurch die Schaltungsverbindungen und die funktionale Umsetzung hergestellt werden.
Typischer Herstellungsprozess für FR4 platte:
1.Vorbereitung der Rohstoffe
Die wichtigsten Rohstoffe für FR4 platte sind Verbundwerkstoffe aus Glasfasergewebe und Epoxidharz. Das Glasfasergewebe sorgt für Festigkeit und Steifigkeit, während das Epoxidharz als Klebstoff dient, der die Gewebeschichten miteinander verbindet. Bei der Herstellung müssen zunächst Glasfasergewebe und Epoxidharz ausgewählt werden, die den festgelegten Anforderungen entsprechen. In der Regel werden Hochleistungsharze verwendet, um günstige elektrische und mechanische Eigenschaften zu gewährleisten.
2.Harzimprägnierung und Laminierung
Das ausgewählte Glasfasergewebe wird zunächst mit Epoxidharz imprägniert, um eine vollständige Sättigung sicherzustellen. Dieser Prozess wird in der Regel unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen durchgeführt, um eine gleichmäßige Harzverteilung zu gewährleisten. Das mit Harz imprägnierte Glasfasergewebe wird dann in eine Heißpresse gegeben. Unter der kombinierten Wirkung von hoher Temperatur und hohem Druck werden mehrere Lagen Glasfasergewebe zu einem robusten Verbundwerkstoff laminiert. Dieser Prozess erzielt nicht nur die erforderliche Materialdichte und -härte, sondern gewährleistet auch die Materialstabilität.
3.Schneiden und Formen
Die mit Harz imprägnierten FR4 platten werden auf Standardmaße zugeschnitten, die in der Regel durch die Anforderungen der nachfolgenden Leiterplattenproduktion bestimmt werden. Die zugeschnittenen FR4 platte werden geformt, um eine ebene, fehlerfreie Oberfläche zu gewährleisten. Oberflächenfehler wie Blasen, Falten oder Unregelmäßigkeiten können sich nachteilig auf die nachfolgenden Prozesse und die Qualität der fertigen Leiterplatte auswirken.
4.Bohren und Bearbeitung der Lochwände
Um die anschließende Verbindung der Leiterplatten und die Montage der Bauteile zu erleichtern, muss das FR4 platte gebohrt werden. Bei diesem Verfahren werden Löcher für elektrische Verbindungen, wie Durchgangslöcher und Durchkontaktierungen, hergestellt. Hochpräzise Bohrmaschinen werden eingesetzt, um sicherzustellen, dass die Abmessungen, die Tiefe und die Positionierung der Löcher den Konstruktionsspezifikationen entsprechen. Nach dem Bohren können Rückstände an den Lochwänden zurückbleiben, die entgratet und gereinigt werden müssen.
5.Musterübertragung und Ätzen
Auf die Oberfläche des FR4 plattes wird ein lichtempfindlicher Film aufgebracht. Die Schaltungsmuster werden durch Belichtung mit ultraviolettem Licht und Entwicklung übertragen. Das belichtete Substrat wird einer chemischen Behandlung unterzogen, um den unbelichteten lichtempfindlichen Film zu entfernen, sodass das gemusterte Design die Metallschicht der Schaltung bildet. Anschließend werden überschüssige Kupferschichten durch Ätzen entfernt, sodass nur die erforderlichen Schaltungsmuster erhalten bleiben. Dieser Prozess erfordert eine hohe Präzision, um komplexe und klare Schaltungsmuster zu gewährleisten.
6.Metallisierung und Beschichtung
Die Metallisierung verbessert die Leitfähigkeit der Schaltung. In der Regel werden sowohl die äußeren Schichten als auch die durchkontaktierten Löcher metallisiert. Bei den äußeren Schichten wird üblicherweise eine galvanische Kupfer- oder Goldbeschichtung verwendet, um die elektrische Leistung und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Die Kupferbeschichtung innerhalb der Löcher ist ebenfalls unerlässlich, um die elektrische Kontinuität zu gewährleisten. Bei bestimmten High-End-Anwendungen kann das FR4 platte zusätzlich mit Gold oder Silber beschichtet werden, um die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindungen zu verbessern.
7.Lötmaske und Siebdruck
Um Kurzschlüsse zwischen verschiedenen metallischen Bereichen der Leiterplatte zu verhindern, wird das FR4 platte in der Regel mit einer Lötmaske behandelt. Die Funktion der Lötmaske besteht darin, Schaltungsbereiche zu schützen, die nicht zum Löten vorgesehen sind. Diese Schutzschicht wird durch Auftragen von Lötmaskenfarbe gebildet, die anschließend mit ultraviolettem Licht ausgehärtet wird. Nach dem Lötmaskenauftrag wird ein Siebdruckverfahren durchgeführt, um verschiedene Beschriftungen und Symbole auf der Leiterplatte anzubringen, wie z. B. Text, Symbole und Markenlogos, um die spätere Montage und Wartung zu erleichtern.
8.Schneiden und Entpanelen
Nach Abschluss aller Verarbeitungsschritte wird das FR4 platte in geeignete Formen und Abmessungen geschnitten. In dieser Phase können mehrere Leiterplatten miteinander laminiert und mit Methoden wie Laserschneiden, V-Schneiden oder mechanischem Schneiden voneinander getrennt werden.
9.Elektrische Prüfung und Qualitätskontrolle
Nach Fertigstellung wird das FR4 platte einer abschließenden elektrischen Prüfung unterzogen. In diesem Schritt wird in erster Linie die Einhaltung der Konstruktionsspezifikationen überprüft, einschließlich der Erkennung von Kurzschlüssen oder offenen Stromkreisen. Zu den gängigen Prüfverfahren gehören automatisierte Tests (ICT), Funktionstests und Flying-Probe-Tests. Nach der Prüfung wird die Leiterplatte einer Sichtprüfung unterzogen, um sicherzustellen, dass sie frei von Defekten, Kratzern oder Rissen ist.
10.Endbearbeitung
Schließlich wird das fertige FR4 platte verpackt. Je nach Anforderungen können Beschichtungs- oder Oberflächenbehandlungsschritte durchgeführt werden, um die langfristige Stabilität und Haltbarkeit der Leiterplatte zu gewährleisten. Nach der Verpackung ist das Substrat bereit für den Versand an den Kunden oder den Eintritt in nachgelagerte Montageprozesse.
Anwendungen von FR4 platten
Unterhaltungselektronik
Im Bereich der Unterhaltungselektronik werden FR4 platte häufig in Leiterplatten für Geräte wie Smartphones, Tablets und Fernseher eingesetzt. Dank ihrer stabilen elektrischen Eigenschaften und ihrer robusten mechanischen Festigkeit erfüllen sie die Anforderungen an Hochleistungsleiterplatten in diesen Geräten.
Automobilelektronik
Mit der Weiterentwicklung von intelligenten Fahrzeugen und Elektroautos werden die Anforderungen an die Automobilelektronik immer komplexer. FR4 platte, die für ihre hervorragende Temperaturbeständigkeit und Störfestigkeit bekannt sind, werden häufig in Bordelektroniksystemen wie Batteriemanagementsystemen, Navigationssystemen und Unterhaltungssystemen in Fahrzeugen eingesetzt.
Industrielle Steuerung
In industriellen Automatisierungsanlagen dienen FR4 platte häufig als Kernkomponenten in verschiedenen Sensoren und Motorsteuerungsplatinen. Ihre hohe Festigkeit und Haltbarkeit gewährleisten einen stabilen Betrieb bei längerem Einsatz.
Medizinische Geräte
Aufgrund ihrer zuverlässigen Leistung und präzisen Bearbeitbarkeit werden FR4 platte häufig in Leiterplatten für medizinische Geräte eingesetzt, darunter Patientenüberwachungsgeräte, chirurgische Instrumente und Diagnosegeräte.
Luft- und Raumfahrt
In der Luft- und Raumfahrt sind die Stabilität und Sicherheit elektronischer Geräte von größter Bedeutung. FR4 platte mit ihrer Stoßfestigkeit und hohen Temperaturtoleranz finden breite Anwendung in den elektronischen Systemen von Raumfahrzeugen und Satelliten.
FR4 platte finden aufgrund ihrer hervorragenden Leistung breite Anwendung in elektronischen Geräten verschiedener Branchen. Ob in der Unterhaltungselektronik, der Automobilelektronik, industriellen Steuerungssystemen, medizinischen Geräten oder in der Luft- und Raumfahrt FR4 platte spielen eine unverzichtbare Rolle. Mit dem Fortschritt der Elektroniktechnologie werden FR4 platte auch weiterhin wichtige Funktionen in verschiedenen Hochleistungsgeräten erfüllen und so Innovation und Fortschritt in modernen Elektronikprodukten vorantreiben.
